齿轮是机械装置中的重要零部件，广泛应用于汽车、航空等领域.啮合刚度是齿轮系统振动的内部激励源之一，正确地求解啮合刚度以及齿轮啮合动力学研究对工程实际具有重要意义.

王旭等[1]用材料力学的方法计算了正常和含裂纹齿轮的啮合刚度，并且对有、无裂纹齿轮副进行了动力学特性分析；万志国等[2]考虑了齿轮基体变形与齿根圆、基圆不重合的情况，进一步修正了势能法求解啮合刚度的公式；Zhan等[3]利用有限元软件workbench用准静态方法求解了啮合刚度，并研究了齿顶圆角及主从动轮轴不平行时对啮合刚度的影响；毕凤荣等[4]在MSC-ADMAS平台上对渐开线齿轮副动态啮合力进行了计算机仿真，并研究了转速对动态啮合力的影响；陈占锋等[5]在Pro/Engineer软件中建立了两级行星齿轮三维模型，并导入ADMAS软件中进行动力学仿真，验证了行星齿轮系统的传动规律，为其强度、刚度和疲劳分析提供了依据；吴勇军等[6]提出了一种可综合考虑齿轮副连续弹性啮合过程中多种影响因素的接触有限元分析方法.

啮合刚度是齿轮动力学分析中的重要参数，而齿轮副在不同的工况下，实际重合度是不相同的，齿轮动力学数值仿真时需要啮合刚度有明确的数学表达式，因此多数学者对啮合刚度进行了曲线拟合.引用最多的是文献[7]的方法，这些公式中都包含重合度的因素，若将理论重合度下的啮合刚度公式代入齿轮动力学方程，将会因为理论重合度与实际重合度不同，导致动力学分析出现偏差.

本文在三维建模软件Solidworks中利用渐开线参数方程作为曲线驱动方程，建立了直齿圆柱齿轮副装配体模型，然后导入ANSYS workbench瞬态动力学模块，用准静态方法求出啮合刚度，并与ISO6啮合刚度计算值比较，验证了模型建立的精确性以及有限元设置的合理性，同时也验证了实际工况下因为重合度的改变，理论重合度计算的啮合刚度与实际工况下啮合刚度不同步的现象.

1 齿轮副模型的建立及有限元设置

[5]陈占锋，程刚，陈曦晖，等.两级行星齿轮动力学仿真研究 [J].现代制造工程，2015(12)：70-73.

[6]吴勇军，梁跃.齿轮副动态啮合特性的接触有限元分析 [J].振动与冲击，2012，31(19)：61-67.

[7]张建云，丘大谋.一种求解直齿圆柱齿轮啮合刚度的方法 [J].西安建筑科技大学学报，1996，28(2)：134-137.

[8]白恩军，谢里阳，佟安时，等.考虑齿轮轴变形的斜齿轮接触分析 [J].兵工学报，2015，36(10)：.

[9]朱小星，王宝雨，付晓斌.热轧齿轮齿形拉尖的影响因素 [J].沈阳工业大学学报，2016，38(4)：410-415.

机械设计基础——在线考试复习资料
1.花键联接一般用于传递较小的扭矩。

2.低速重载下工作的滑动轴承应选用粘度较低的润滑油。

3.仅传递扭矩的轴是转轴。

4.圆柱销与销孔之间必须采用过盈配合。

5.受横向载荷的螺栓联接中的螺栓必受剪切力。

6.在润滑良好的闭式齿轮传动中,齿面疲劳点蚀失效不会发生。

7.基圆直径越大渐开线越平直。

8.链传动是一种摩擦传动。

9.带传动一般用于传动的高速级。

10.Y型V带所能传递的功率最大。

11.曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。

12.压力角越大对传动越有利。

13.局部自由度是与机构运动无关的自由度。

14.两个构件之间为面接触形成的运动副,称为低副。

15.绝对速度va是牵连速度ve和相对速度vr之和。

16.螺钉联接用于被联接件为盲孔,且不经常拆卸的场合。

17.只承受弯矩而不受扭矩的轴,称为心轴。

18.设计蜗杆传动时,为了提高传动效率,可以增加蜗杆的头数。

19.渐开线上各点的压力角不同,基圆上的压力角最大。

20.链传动一般用于传动的高速级。

21.在V带传动中,其他条件不变,则中心距越大,承载能力越大。

22.减速传动的传动比i

23.偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。

24.在曲柄摇杆机构中,空回行程比工作行程的速度要慢。

25.在四杆机构中,曲柄是最短的连架杆。

26.虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除去。

27.销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。

28.牵连运动是动参考系相对于定参考系的运动。

29.切向加速度既改变动点速度的大小,也改变速度的方向。

30.两个相互接触表面间的静摩擦系数与动摩擦系数不相等。

31.实际的轴多做成阶梯形,主要是为了减轻轴的重量,降低制造费用。( )

32.为防止轴在工作时窜动,滚动轴承内、外圈的轴向位置必须固定。( )

33.在中间平面内,蜗杆传动为齿轮、齿条传动。( )

34.带在工作时产生弹性滑动的原因之一,是由于带的紧边与松边拉力不等。( )

35.标准齿轮的分度圆在齿厚与齿槽宽相等的地方。( )

36.一对标准齿轮啮合,其啮合角必然等于压力角。( )

37.静平衡的转子不一定是动平衡的,动平衡的转子一定是静平衡的。( )

38.剖分式滑动轴承,轴瓦磨损后可调整间隙。( )

39.为防止轴在工作时窜动,滚动轴承内、外圈的轴向位置必须固定。( )

40.蜗杆传动中,蜗杆的头数z1越多,其传动的效率越低。( )

41.设计滚子链时,应避免采用奇数链节数。( )

42.渐开线齿轮上任一点的受力方向线一定与基圆相切。( )

43.齿轮传动的标准安装是指分度圆与节圆重合。( )

44.键联接的主要用途是轴向固定。( )

45.曲柄为主动件的偏置曲柄滑块机构,一定具有急回特性。( )

A.链条与链轮轮齿磨损均匀

A.当系统出现盈功时,系统的运转速度将降低,此时飞轮将储存能量
B.当系统出现盈功时,系统的运转速度将加快,此时飞轮将释放能量
C.当系统出现亏功时,系统的运转速度将加快,此时飞轮将储存能量
D.当系统出现亏功时,系统的运转速度将降低,此时飞轮将释放能量

60.在普通圆柱蜗杆传动中,若其他条件不变而增加蜗杆头数,将使( )

61.一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是( )
A.两齿轮的模数和齿距分别相等
B.两齿轮的齿侧间隙为零;
C.两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等
D.两齿轮的模数和压力角分别相等

62.关于带传动和链传动描述正确的是( )
A.两者都属于摩擦传动
B.带传动是摩擦传动,而链传动是啮合传动
C.带传动是啮合传动,而链传动是摩擦传动
D.两者都属于啮合传动

63.下列平面四杆机构中,具有急回特性的机构有( )

66.有一减速装置由带传动、链传动和齿轮传动组成,其安排顺序较好的方案是( )
A.带传动→齿轮传动→链传动
B.链传动→齿轮传动→带传动
C.带传动→链传动→齿轮传动
D.链传动→带传动→齿轮传动

67.一对齿轮啮合时,两齿轮始终相切的是( )

68.选择蜗轮材料通常根据蜗杆传动的( )进行选择

69.对于普通螺栓联接,在拧紧螺母时,螺栓所受的载荷是( )

70.普通螺栓联接中的松螺纹联接和紧螺纹联接之间的主要区别是:松螺纹联接的螺纹部分不存在(    )

71.在曲柄摇杆机构中,当曲柄为主动件,摇杆为从动件时,可将( )
A.连续转动变为往复移动
B.连续转动变为往复摆动
D.往复摆动变为连续转动

72.曲柄摇杆机构中,摇杆为主动件时,死点位置出现在( )

73.为减小飞轮的质量,飞轮安装轴的转速应( )

74.滑动轴承比滚动轴承更为常用的工况是( )。

75.平面连杆机构的急回特性可用以缩短（   ）。

76.紧键与松键联接的主要区别在于前者安装后键与键槽之间就存在有( )。

77.圆柱齿轮传动,当齿轮直径不变而适当减少模数时,可以( )。
A.提高轮齿的弯曲强度
B.提高轮齿的接触强度

78.只能承受径向载荷,而不能承受轴向载荷的滚动轴承是( )。
C.圆柱滚子轴承(N型)

79.一根用低碳钢材料制作的圆轴,若抗扭强度不够,则提高其强度较好的方法是( )。
D.增加圆轴直径,且改用空心圆截面

80.联轴器与离合器的主要作用是( )。
D.补偿两轴的不同心或热膨胀

81.有一减速装置由带传动、链传动和齿轮传动组成,其安排顺序通常为( )。
A.带传动→齿轮传动→链传动
B.链传动→齿轮传动→带传动
C.带传动→链传动→齿轮传动
D.链传动→带传动→齿轮传动

82.在带传动中,若小带轮为主动轮,则带的最大应力发生在带开始( )。

83.选择蜗轮材料时通常考虑的主要因素是蜗杆传动的( )。

84.当两渐开线齿轮的中心距略有改变时,该对齿轮的( )。
A.传动比和啮合角都不变
B.传动比有变化,但啮合角不变
C.传动比不变,但啮合角有变化
D.传动比和啮合角都有变化

86.将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应是( )。
A.滚齿、表面淬火、磨齿
B.滚齿、磨齿、表面淬火
C.表面淬火、滚齿、磨齿

87.使渐开线齿廓得以广泛应用的主要原因之一是( )。
B.齿轮啮合重合度大于1
D.啮合线过两齿轮基圆公切线

88.在齿轮传动的设计中，已被标准化的参数或尺寸是(   )
A.斜齿圆柱齿轮的法面模数

A.将连续转动变为往复移动
B.将连续转动变为往复摆动
C.将往复移动变为转动
D.将往复摆动变为连续转动

92.下列计算公式中,不正确的带传动传动比公式是( )

94.设计键联接所包含的内容有( )
A.按轮毂宽度选择键长
B.按要求选择键的类型
C.按轴的直径选择键的剖面尺寸
D.对联接进行必要的强度校核

95.凸轮转速的大小将不会影响( )

96.在齿轮传动的设计中,下列参数和尺寸中应标准化的有( )。
A.斜齿圆柱齿轮的法面模数

97.齿轮传动的失效形式有( )。

98.设计螺栓组联接时,虽然每个螺栓的受力不一定相等,但对该组螺栓仍采用相同的材料、直径和长度,这主要是为了( )。

99.凸轮机构从动件的推程采用等速运动规律时,会发生刚性冲击的是( )。

如图所示传动机构,已知z1为主动齿轮,蜗轮z4转向为图示逆时针方向,试分析该传动机构的运动和力,完成下列各子题。

105.主动齿轮z1的旋向必定为左旋
106.主动齿轮z1的所受轴向力Fa1的方向向左
107.为使z2和z3所受轴向力方向相反,蜗杆蜗轮的旋向也应为左旋

如下图所示机构,为计算机构的自由度,按步骤完成各小题项。

如下图所示斜齿轮传动。已知:z1=z2=24,z3=36,三个齿轮的材质相同,忽略摩擦,试分析齿轮强度,并完成下列各小题。

116.由于,所以齿轮1和齿轮2的接触强度相等且小于齿轮3的接触强度
117.齿轮1、2的齿数比齿轮3的齿数少,所以齿轮1、2的计算弯曲应力比齿轮3的大,即。
118.3个齿轮的弯曲应力均为对称循环应力。
119.若三个齿轮的材料和加工工艺完全相同,则齿轮2的许用值最低。

如下图所示机构,为计算机构的自由度,按步骤完成各小题项。

如下图所示机构,为计算机构的自由度,按步骤完成各小题项。

机械设计基础——在线考试复习资料答案